机械原理复习试题及答案4.docx

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机械原理复习试题及答案4

二、简答题：

1．图示铰链四杆机构中，已知lAB=55mm，lBC=40mm，lCD=50mm，lAD=25mm。

试分析以哪个构件为机架可得到曲柄摇杆机构？

（画图说明）

2．判定机械自锁的条件有哪些？

3．转子静平衡和动平衡的力学条件有什么异同？

4．飞轮是如何调节周期性速度波动的？

5．造成转子不平衡的原因是什么？

平衡的目的又是什么？

6．凸轮实际工作廓线为什么会出现变尖现象？

设计中如何避免？

7．渐开线齿廓啮合的特点是什么？

8．何谓基本杆组？

机构的组成原理是什么？

9．速度瞬心法一般用在什么场合？

能否利用它进行加速度分析？

10．移动副中总反力的方位如何确定？

11．什么是机械的自锁？

移动副和转动副自锁的条件分别是什么？

12．凸轮轮廓曲线设计的基本原理是什么？

如何选择推杆滚子的半径？

13．什么是齿轮的节圆？

标准直齿轮在什么情况下其节圆与分度圆重合？

14．什么是周转轮系？

什么是周转轮系的转化轮系？

15．什么是传动角？

它的大小对机构的传力性能有何影响？

铰链四杆机构的最小传动角在什么位置？

16．机构运动分析当中的加速度多边形具有哪些特点？

17．造成转子动不平衡的原因是什么？

如何平衡？

18．渐开线具有的特性有哪些？

19．凸轮机构从动件的运动一般分为哪几个阶段？

什么是推程运动角？

20．什么是重合度？

其物理意义是什么？

增加齿轮的模数对提高重合度有无好处？

21．什么是标准中心距？

一对标准齿轮的实际中心距大于标准中心距时，其传动比和啮合角分别有无变化？

三、计算与作图题：

1.计算图示机构的自由度，要求指出可能存在的复合铰链、局部自由度和虚约束。

1、F=3*7-2*12-1=1

2．求图示机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。

3．用图解法设计一曲柄滑块机构。

已知滑块的行程速比系数K=1.4，滑块的行程H=60mm。

导路偏距e=20mm,求曲柄长度lAB和连杆长度lBC。

4．已知曲柄摇杆机构的行程速比系数K＝1.25，摇杆长lCD=40mm，摇杆摆角Ψ=60º,机架长lAD=55mm。

作图设计此曲柄摇杆机构，求连杆和曲柄的长度。

6．已知轮系中各齿轮齿数Z1=20，Z2=40，Z2’=Z3=20，Z4=60，n1=800r/min，求系杆转速nH的大小和方向。

7.计算图示机构的自由度，要求指出可能存在的复合铰链、局部自由度和虚约束。

7．F=3*6-2*8-1=1

8．取一机器的主轴为等效构件，已知主轴平均转速nm=1000r/min，在一个稳定运动循环（2

）中的等效阻力矩Mer如图所示，等效驱动力矩Med为常数。

若不计机器中各构件的转动惯量，试求：

当主轴运转不均匀系数

＝0.05时，应在主轴上加装的飞轮的转动惯量JF。

9．设计一铰链四杆机构，已知摇杆长度为40mm，摆角为40度，行程速比系数K为1.4，机架长度为连杆长度与曲柄长度之差，用作图法求各个杆件的长度。

10．设计如题图所示铰链四杆机构，已知其摇杆CD的长度lCD＝75mm，行程速度变化系数k＝1.5，机架AD的长度lAD＝100mm，摇杆的一个极限位置与机架的夹角φ＝45°，用作图法求曲柄的长度lAB和连杆的长度lBC。

12．如图，已知z1=6，z2=z2,=25，z3=57，z4=56，求i14？

12．齿轮1-2-3组成一周转轮系，有：

（n1-nH）/（n3-nH）=-z3/z1=-57/6

齿轮1-2-2‘-4组成另一周转轮系，有：

（n1-nH）/（n4-nH）=-z2z4/z1z’2=-56/6=-28/3

从图中得：

n3=0

联立求解得：

i14=n1/n4=-588

13.计算图示机构的自由度，要求指出可能存在的复合铰链、局部自由度和虚约束。

13．F=3*7-2*10=1

14．如图F为作用在推杆2上的外力，试确定凸轮1及机架3作用给推杆2的总反力R12及R32的方位（不计重力和惯性力，虚线小圆为摩擦圆）。

15．请在图中画出一个死点位置、最小传动角的位置以及图示位置的压力角。

16．已知机构行程速度变化系数k＝1.25，摇杆长度lCD＝400mm,摆角Ψ＝30°，机架处于水平位置。

试用图解法设计确定曲柄摇杆机构其他杆件的长度。

18．在图示复合轮系中，已知各齿轮的齿数如括弧内所示。

求传动比

。

齿轮1‘-4-5组成一周转轮系，有：

（n’1-nH）/（n5-nH）=-z5/z’1=-12/5

齿轮1-2-3组成一周转轮系，有：

（n1-nk）/n3-nk）=-z3/z1=-7/3

由图得：

n1=n’1n3=0nk=n5

联立求解得：

i1H=85/43

参考答案

二、1．作图（略）最短杆邻边AB和CD。

2．1）驱动力位于摩擦锥或摩擦圆内；

2）机械效率小于或等于0

3）工作阻力小于或等于0

3．静平衡：

偏心质量产生的惯性力平衡

动平衡：

偏心质量产生的惯性力和惯性力矩同时平衡

4．飞轮实质是一个能量储存器。

当机械出现盈功速度上升时，飞轮轴的角速度只作微小上升，它将多余的能量储存起来；当机械出现亏功速度下降时，它将能量释放出来，飞轮轴的角速度只作微小下降。

5．原因：

转子质心与其回转中心存在偏距；

平衡目的：

使构件的不平衡惯性力和惯性力矩平衡以消除或减小其不良影响。

6．变尖原因：

滚子半径与凸轮理论轮廓的曲率半径相等，使实际轮廓的曲率半径为0。

避免措施：

在满足滚子强度条件下，减小其半径的大小。

7．1）定传动比2）可分性3）轮齿的正压力方向不变。

8．基本杆组：

不能拆分的最简单的自由度为0的构件组。

机构组成原理：

任何机构都可看成是有若干基本杆组依次连接于原动件和机架上而构成的。

9．简单机构的速度分析；不能。

10．1）总反力与法向反力偏斜一摩擦角2）总反力的偏斜方向与相对运动方向相反。

11．自锁：

无论驱动力多大，机构都不能运动的现象。

移动副自锁的条件是：

驱动力作用在摩擦锥里；转动副自锁的条件是：

驱动力作用在摩擦圆内。

12．1）反转法原理

2）在满足强度条件下，保证凸轮实际轮廓曲线不出现尖点和“失真”，即小于凸轮理论轮廓的最小曲率半径。

13．经过节点、分别以两啮合齿轮回转中心为圆心的两个相切圆称为节圆。

当两标准齿轮按标准中心距安装时其节圆与分度圆重合。

14．至少有一个齿轮的轴线的位置不固定，而绕其他固定轴线回转的轮系称为周转轮系。

在周转轮系中加上公共角速度-ωH后，行星架相对静止，此时周转轮系转化成定轴轮系，这个假想的定轴轮系称为原周转轮系的转化轮系。

15．压力角的余角为传动角，传动角越大，机构传力性能越好。

最小传动角出现在曲柄和机架共线的位置。

16．1）极点p‘的加速度为0

2）由极点向外放射的矢量代表绝对加速度，而连接两绝对加速度矢端的矢量代表该两点的相对加速度。

3）加速度多边形相似于同名点在构件上组成的多边形。

17．转子的偏心质量产生的惯性力和惯性力偶矩不平衡；平衡方法：

增加或减小配重使转子偏心质量产生的惯性力和惯性力偶矩同时得以平衡。

18．1）发生线BK的长度等于基圆上被滚过的圆弧的长度2）渐开线任一点的法线恒与其基圆相切3）发生线与基圆的切点是渐开线的曲率中心4）渐开线的形状取决于基圆的大小5）基圆内无渐开线。

19．推程、远休止、回程、近休止；从动件推杆在推程运动阶段，凸轮转过的角度称为推程运动角。

20．实际啮合线段与轮齿法向齿距之比为重合度，它反映了一对齿轮同时啮合的平均齿数对的多少。

增加模数对提高重合度没有好处。

21．一对标准齿轮安装时它们的分度圆相切即各自分度圆与节圆重合时的中心距为标准中心距。

当实际中心距大于标准中心距时，传动比不变，啮合角增大。

三、计算与作图题：

1、F=3*7-2*12-1=1

2、ω1/ω3=P13P34/P13P14=4

3、θ=180*（k-1）/（k+1）=30°

按题意作C1C2=H,作∠OC1C2=∠OC2C1=90-θ=60°交O点，作以O圆心的圆如图，再作偏距直线交于A点。

AC1=b-aAC2=b+a由此得曲柄a和连杆b的长度。

4．θ=180*（k-1）/（k+1）=20°

1）按已知条件作DC1、DC2；2）作直角三角形及其外接圆如图；

3）以D为圆心，55mm为半径作圆交于A点。

AC1=b-aAC2=b+a由此得曲柄a和连杆b的长度。

6.齿轮1、2是一对内啮合传动：

n1/n2=z2/z1=2

齿轮2‘-3-4组成一周转轮系，有：

（n’2-nH）/（n4-nH）=-z4/z’2=-3

又因为n2=n’2n4=0

解得：

nH=100r/min方向与n1相同。

7．F=3*6-2*8-1=1

8．Md=（300*4π/3*1/2）/2π=100Nm

△Wmax=89π（用能量指示图确定）

JF=900△Wmax/π2n2δ=0.51

9．θ=180*（k-1）/（k+1）=30°

如图，按题意作出D,C1,C2，作直角三角形外接圆；作C1D的垂直平分线，它与圆的交点即A点。

连接AC1、AC2。

AC1=b-aAC2=b+a由此得曲柄a和连杆b的长度。

AD为机架的长度。

10．按题意作图，θ=180*（k-1）/（k+1）=36°

AC1=b-aAC2=b+a由此得曲柄a和连杆b的长度。

14．作图：

15．作图：

AB处于垂直位置时存在最小传动角。

AB1C1为死点位置。

压力角如图。

16．θ=180*（k-1）/（k+1）=20°

作图，AC1=b-aAC2=b+a由此得曲柄a和连杆b的长度。

AD为机架的长度。

17．z2=iz1=87m=196/[0.5（25+87）]=3.5

d1=mz1=87.5d2=mz2=304.5

da1=m（z1+2）=94.5da2=m（z2+2）=311.5

df1=m（z1-2.5）=78.75df2=m（z2-2.5）=295.75